Autores
Magalhães, P.P. (FC - UNESP BAURU) ; Ferraz, I.P. (FC - UNESP BAURU) ; Legendre, A.O. (FC - UNESP BAURU) ; Valle, R.V. (FC - UNESP BAURU) ; Zuliani, S.R.Q.A. (FC - UNESP BAURU)
Resumo
Propomos nesse trabalho uma releitura do experimento de saponificação, utilizando materiais de baixo custo e de fácil acesso utilizando cinzas ao invés da soda cáustica, para se realizar com segurança este experimento. Além disso, a partir de cinzas, podemos incluir mais conceitos importantes que vão de óxidos, pH, filtração até reações de hidrólise. Em uma proposta não linear de conteúdos, o experimento propõe despertar uma consciência científica crítica contextualizada pela história da ciência, bem como seu cotidiano, envolvendo questões ambientais. Além disso, sempre que possível devemos resgatar os contextos históricos e sociais das ciências naturais, pois estes são imprescindíveis para promover o verdadeiro letramento científico.
Palavras chaves
História da Ciência; Sabão de Cinzas; Saponificação
Introdução
Uma breve história do Sabão. Receitas escritas de sabão datam de quase 5.000 anos, com variações oriundas da Mesopotâmia, Egito, Grécia antiga e Roma (KOEPEL, 2020). O nome do sabão vem de uma antiga lenda romana, onde a chuva descia pela montanha Sapo se misturando com gordura animal e cinzas, resultando em uma mistura parecida argila que tornava a limpeza mais fácil. O nome em inglês soap deriva do latin sapo (THOMSON, 1830; GIBBS,1939). Por exemplo na Babilônia, foram encontrados por arqueólogos um material semelhante a sabão em vasos de argila, evidenciando de que os babilônios fabricavam de sabão desde 2.800 a.C. Nesses jarros estavam descritos os dizeres "gorduras fervidas com cinzas" (KOEPEL, 2020). Registros também apontam que os antigos egípcios tomavam banho regularmente. Papiros medicinais de cerca de 1500 a.C., descrevem a combinação de óleos animais e vegetais com sais alcalinos para formar um material semelhante ao sabão que utilizamos hoje. O sabão além de lavar, era usado na época para tratar doenças de pele (GIBBS,1939). No século VII, a fabricação de sabão já era estabelecida na Itália, Espanha e França, onde se utilizava o óleo de oliva como ingrediente. Há relatos que a Idade Média foi um período nada higiênico, pois não havia hábito de banho em grande parte da Europa, o que contribuiu fortemente para doenças, incluindo a Peste Negra, que ocorreu no século XIV (GIBBS,1939). Os ingleses começaram a fazer sabão no século XII. Porém foi só no século 17 que a limpeza e os banhos voltaram à moda em grande parte da Europa, especialmente nas áreas mais ricas, tanto que no século 19, o sabão era altamente tributado como um item de luxo (THOMSON, 1830). A obtenção do sabão é uma das mais antigas reações químicas. Ele foi se aprimorando com o passar do tempo, até os sabões que temos hoje e suas variedades. Foi apenas no século XVIII, com a utilização de soda caústica que a produção foi otimizada, e o processo químico foi descrito e padronizado (THOMSON, 1830; KOEPEL, 2020). A química da fabricação de sabão permaneceu essencialmente a mesma até 1916. Durante a Primeira Guerra Mundial e novamente na Segunda Guerra Mundial, devido a escassez de matéria prima e devido a essa crise, surgiram os detergentes sintéticos. Hoje é comum nos referimos a detergentes como sabão líquido, ou vice- versa (THOMSON, 1830). Na presença de bases fortes (hidróxidos de metais alcalinos), ocorre a quebra dos lipídeos do óleo, que são os triglicerídeos. O aquecimento aumenta a energia cinética do sistema, movimentando mais as moléculas e assim facilitando o processo (SOLOMONS, 1999). Essa reação é conhecida como reação de saponificação e é a reação química utilizada para a fabricação de sabão até os dias de hoje. Nesse processo químico, cada molécula de triglicerídeo se quebra em uma molécula de glicerina e em seus três ácidos graxos correspondentes. Os ácidos graxos em solução aquosa formam as micelas, que tem a propriedade de remover compostos insolúveis. Por ser uma reação de fácil realização, podemos propor uma experimentação didática utilizando materiais existentes no dia a dia. Portanto é interessante discutir de que forma é importante a experimentação no ensino de química. Experimentação no Ensino de Ciências. Hodson (1994) nos deixa claro que da maneira que as aulas práticas de ciências experimentais são conduzidas tendem a ser pouco efetivas, não provocando modificações nos modelos mentais e, portanto, nas concepções prévias dos alunos. Somado a isso, também tende a não colaborar para uma apreciação sobre a natureza da ciência, bem como no desenvolvimento de habilidades. Quando falamos em experimentação, logo nos vem a mente a prática de ciências seguindo roteiros pré- estabelecidos e processos que “consideramos ser aplicáveis em todas as situações”. Hodson (1994) afirma que a realidade escolar está muito distante da verdadeira prática científica. É consenso entre os professores de ensino fundamental e médio acreditarem que a melhoria do ensino de ciências passa pela introdução/realização de aulas experimentais (BORGES, 2002). Nesse sentido, Hodson (1994) categoriza em cinco as principais razões (discrepantes) fornecidas por professores para engajarem seus alunos em práticas laboratoriais, sendo elas: 1) motivação; 2) ensino de técnicas laboratoriais; 3) intensificar a aprendizagem de conhecimentos científicos; 4) proporcionar ideia sobre método científico, e 5) desenvolver habilidades em sua utilização. É interessante observar que essas mesmas motivações se fazem presentes e foram encontradas por outros autores nas falas de professores (LABURÚ, 2005; ASSIS; LABURÚ e SALVADEGO, 2009). AMARAL (1997) propõe sua visão a respeito da problemática da experimentação baseada tanto no epistemológico quanto no pedagógico. A experimentação necessita de articulação entre Ciência, Cultura, Sociedade, Política, Ambiente, Saúde, entre outros. Nesta perspectiva, sugerimos a atividade experimental proposta.
Material e métodos
Esta atividade experimental tem como público-alvo o primeiro ano do ensino Médio, abordando os conteúdos sobre funções inorgânicas, reações de combustão, pH, Extração e filtração. Aplica-se também ao terceiro ano do ensino médio enfatizando moléculas e reações orgânicas. Sugerimos aplicar essa atividade, utilizando a proposta de ensino por investigação, fundamentado em Carvalho (2013). Para a realização do experimento “Sabão de Cinzas”, os seguintes recursos são necessários: funil (pode ser de café), papel de filtro (pode ser de café), água quente, cinzas brancas (pó branco e fino encontrado no fundo de churrasqueiras), indicador fenolftaleína ou extrato de repolho roxo, óleo de soja preferencialmente reciclado, três garrafas pet transparente de 200 mL limpas, detergente, xícaras de café, copos de vidro e colheres de sopa. Enfatizando a proposta investigativa, apresente os aparatos aos alunos e peça para desenvolvam uma proposta experimental. Nesse momento, a extração dos álcalis das cinzas tem papel crucial. A obtenção de hidróxidos de potássio e sódio a partir de carbonatos e óxidos. Apesar de que na proposta investigativa, não utilizamos roteiros pré-estabelecidos aos alunos, estamos propondo uma sugestão do modo de fazer tal atividade. Ela pode ser adaptada a realidade dos alunos e local de aplicação. Desde modo sugerimos as etapas descritas abaixo. Em um primeiro momento, prepara a solução alcalina, não se esquecendo dos óculos de segurança. Deve-se aquecer meio copo de água em um copo de vidro (200 mL) no micro-ondas, deixando água bem quente. Em seguida, adicione na água quente 2 colheres de sopa rasa de cinzas e continue mexendo a suspensão ainda quente por um minuto aproximadamente. Deixe o excesso de sólido decantar. Pode-se utilizar as cinzas das churrasqueiras residenciais. Procure aquele pozinho bem branco e fino que fica bem no fundo da churrasqueira. Com o funil e o papel de filtro, filtre a suspensão ainda quente, sem transferir o excesso de sólido que permanece no fundo do copo. Transfira algumas gotas do filtrado para um copo e estude seu pH com gotas de um indicador de pH. Transfira o restante do filtrado morno para a garrafa PET. Adicione meia xícara de café óleo de soja, preferencialmente reciclado. Feche a garrafa e agite até esfriar. Observe. Na segunda garrafa coloque meio copo de água e meia xícara de café de óleo de soja. Na terceira garrafa coloque meio copo de água, meia xícara de café de óleo de soja e algumas gotas de detergente. Feche e agite as três garrafas. Durante a realização das etapas experimentas, sugerimos realizar alguns questionamentos dirigidos aos alunos em grupos, levantando hipóteses sobre a sua composição das cinzas e reações envolvidas e os resultados esperados. Deve se levar em consideração a realidade conceitual e cultural, realizando-se transposição didática de tal modo a cumprir os objetivos planejados, bem com as questões trazidas pelos alunos.
Resultado e discussão
Este trabalho é uma proposta de atividade experimental contextualizada na história do Sabão de Cinzas. Nos
propõe a repensarmos a abordagem da atividade experimental num contexto sociocultural, pois apresenta
esse tipo de atividade segundo uma perspectiva dialógica mediada pelas ferramentas históricas e culturais.
Discussões desse caráter não são (infelizmente) comumente realizadas em sala de aula (HODSON, 1994).
As cinzas são os resíduos da combustão de compostos orgânicos inflamáveis. Quando queimamos madeira,
temos que levar em consideração que as células vegetais possuem muitos sais minerais em sua composição.
Na célula vegetal, em meio aquoso, os sais minerais são encontrados na forma de íons, como Na+ (sódio), K+
(potássio), e Ca2+ (cálcio). Quando essas células passam pelo processo de queima, os íons se associam a
átomos de oxigênio, formando óxidos de metais, sólidos. Esses óxidos possuem temperatura de fusão e
ebulição muito altas, então não se liquefazem e nem se volatilizam. Deste modo, as cinzas são ricas em
óxidos básicos, que possuem elevada temperatura fusão e ebulição.
Neste experimento, extraímos o carbonato de potássio das cinzas mediante sua reação e dissolução em água
quente. O carbonato de potássio é muito solúvel em água. Na presença de água, sofre uma reação química
(hidrólise) em que um dos produtos é o hidróxido de potássio, uma base forte, de acordo com a equação:
K2CO3 (s) + H2O (l) → KHCO3 (aq) + KOH (aq)
Desta maneira, o filtrado é conhecido por “potassa” (potassa cáustica), ou “lixívia” que significa uma solução
alcalina que se obtém jogando água fervente em uma camada de carbonato de sódio ou de cinzas, filtrando-
se com um tecido. Essa solução também é popularmente conhecida como barrela não pode ser armazenada
em recipiente de alumínio pois é muito reativa com esse metal (GIBBS, 1939).
Ao adicionarmos indicador de pH, fenolftaleína, observamos a coloração rosa choque, indicando
basicidade. O indicador de pH fenolftaleína adquire coloração rosa bem intensa (rosa choque) em meios
básicos, porém fica incolor em meios ácidos (Figura 1). Se optarmos pela utilização de indicador de repolho
roxo, obteremos uma coloração azul esverdeada. Os indícios de reação de saponificação são formação de
espuma sob agitação e formação de emulsão. Após esfriar, agite novamente e cheire a solução. Ela poderá
ter um cheiro característico de sabão caseiro. Aquecemos a solução para acelerar a reação de quebra das
moléculas de gordura (hidrólise) através da reação de saponificação (SOLOMONS, 1999).
Observamos na Figura 2 que o extrato alcalino de cinzas se demonstra eficiente na hidrólise do óleo vegetal.
Após uma hora de repouso, observamos características comuns nas garras um e três. Além do surgimento de
espuma, a garrafa um apresenta cheiro característico de sabão caseiro. A garrafa dois serviu apenas para
controle negativo, deixando claro a imiscibilidade.
Gonçalves e Galiazzi (2006) destacam a importância da superação da visão clássica de Ciência, pois ela
influência na visão simplista de experimentação em ciências, enfatizando a importância e necessidade de se
problematizar a natureza da Ciência. De fato, Hodson (1994) mostra que o emprego de atividades
experimentais nem sempre trás benefícios, levando-nos em uma reflexão a respeito de como tais aulas
devem ser conduzidas. Oliveira (2010) aponta o caráter motivador, tanto para alunos quanto para professores
se as atividades propostas instigarem os alunos à busca por respostas. A autora também destaca que esse
aspecto das atividades experimentais é bastante questionado por alguns pesquisadores, uma vez que as
atividades práticas não são vistas de forma positiva por todos os alunos e o entusiasmo por tais atividades
reduz com o passar dos anos (OLIVEIRA, 2010).
Sabemos que muitas pessoas ainda fazem sabão caseiro reutilizando óleo de cozinha. Encontramos na
internet e na literatura vários professores de química que ainda utilizam essa prática, a partir de óleo
reciclado (ALBERICI e PONTES, 2004; MACHADO; et al., 2015). Vale destacar que uma das vantagens de tal
prática é seu enfoque CTSA (MACHADO; et al., 2015).
Porém, na realização desse experimento, temos que levar em consideração a periculosidade pois o mesmo
utiliza soda cáustica em altas concentrações. A gordura animal, junto com a soda cáustica, continua sendo
um ingrediente básico do sabão caseiro, e desta maneira, os professores não deixam os alunos manipular,
fazendo com que tais atividades ocorram de maneira demonstrativa.
Amaral (1997) descreve a necessidade de articulação entre conhecimento formal, experimentação e
ensino ambiental, levando-nos a reflexão da importância da problemática na experimentação baseada em
parâmetros epistemológicos e pedagógicos. Práticas fundamentadas no ensino investigativo também
desenvolvem habilidades cognitivas (SUART e MARCONDES, 2009).
Uma contextualização apropriada é relatada como essencial em atividades práticas. O aluno deve
compreender a real natureza do problema, realizar o procedimento experimental e relacioná-lo com a teoria
que está sendo ou foi estudada. Deste modo é importante que o estudante levante hipóteses, proponha
atividades experimentais em grupos e que que maneje os equipamentos/aparatos experimentais, reconheça
as diferenças entre os dados obtidos e os esperados (CARVALHO, 2013; SOUZA e MARCONDES, 2013).
Ressaltamos que a utilização de soda cáustica como reagente compromete a segurança de tais atividades.
Terminamos a discussão refletindo com o autor Hodson (1994). Segundo ele, devemos buscar uma função
pedagógica adequada e real para o laboratório didático ou sala de aula e as atividades experimentais no
processo de ensino de ciências. Nos faz pensar acerca do papel da experimentação, que deve estar em
concordância com os propósitos de uma educação reflexiva e crítica.
Figura 1: 1. Cinzas. 2. Extração dos álcalis. 3.Filtração. 4. Análise do pH.
Figura 2: 1. Sabão de Cinzas. 2. Controle negativo. 3. Controle positivo. A: Logo após a agitação e B: Após uma hora de repouso.
Conclusões
Esse trabalho propõe utilizar cinzas para a atividade experimental envolvendo a saponificação, por serem menos perigosas que as práticas convencionais. Vimos também que através desse recurso simples, mais conceitos importantes podem estar inseridos na atividade, como por exemplo funções inorgânicas. Além disso, consideramos seu caráter histórico, político e ambiental. Deste modo, o aluno poderá aduirir conteúdos procedimentais, em uma aula reflexiva, que acreditamos contribuir com a evidenciação de algumas peculiaridades essenciais das ciências físicas e naturais, para o processo educativo de desmistificação da ciência, contribuindo assim para uma educação mais ativa, participativa e crítica.
Agradecimentos
À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) pela concessão da bolsa de estudos neste ano de doutorado.
Referências
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